MATLAB实现的D2Q9格子玻尔兹曼方法圆柱绕流教学模拟器

资 源 简 介

本项目采用MATLAB实现基于D2Q9模型的LBM圆柱绕流模拟，可实时可视化流体动态演化过程。支持调整雷诺数等参数，帮助初学者直观理解流体力学现象。代码结构清晰，适合教学演示和入门学习。

详 情 说 明

基于D2Q9模型的实时LBM圆柱绕流可视化教学模拟

项目介绍

本项目实现了一个简化的二维LBM（格子玻尔兹曼方法）圆柱绕流模拟器，专门针对流体力学初学者设计。程序采用标准的D2Q9模型离散速度方向，能够实时显示流体绕圆柱流动的动态演化过程。通过调整流体参数，用户可以直观观察不同雷诺数下卡门涡街的形成现象，是理解LBM基本原理和流体动力学现象的理想教学工具。

功能特性

• 实时动态可视化：流速矢量图动画显示，直观展示流场演化
• 参数可调：支持运动粘度、入口流速、圆柱半径等关键参数调整
• 交互控制：提供暂停/继续功能，便于详细观察特定时刻的流场状态
• 多维度输出：

- 流场密度分布矩阵 - 涡量场旋度分布云图 - 圆柱表面阻力系数统计 - 斯特劳哈尔数计算（涡街频率）

使用方法

1. 参数设置：在程序启动前配置以下参数：

- 流体参数：运动粘度（决定雷诺数） - 边界条件：入口流速（均匀来流） - 几何参数：圆柱半径（网格单位） - 计算参数：网格分辨率（Nx×Ny）、模拟时间步数 - 初始化：流体密度初始分布

1. 运行模拟：执行主程序开始计算，实时显示流速场动态演变

1. 结果分析：观察涡街形成过程，分析阻力系数和涡脱频率随雷诺数的变化规律

系统要求

• MATLAB R2018a或更高版本
• 建议内存：4GB以上（取决于网格分辨率）
• 支持实时图形显示功能

文件说明

主程序文件整合了LBM圆柱绕流模拟的核心功能，包括网格初始化、D2Q9模型离散速度设置、碰撞与迁移过程计算、边界条件处理（圆柱表面、入出口边界）、流场数据实时可视化以及物理量后处理分析。该文件实现了从参数输入到结果输出的完整模拟流程，提供了交互式的暂停控制接口，确保用户能够细致观察流场演化细节。